7月1日,日本宣佈對韓加強出口管制,集中在三類化工品,分別是氟聚醯亞胺(Fluorine Polyimide)、光阻劑(Resist)和高純度氟化氫(Eatching Gas)。日本政府7月4日宣佈將對以上三種產品開始進行單獨許可和審查。

業內人士介紹,氟化聚醯亞胺和光阻劑可用於OLED面板生產,其中光阻劑是顯示面板生產工程中曝光工程上的必需材料;氟化聚醯亞胺是透明CPI膜的原材料;光阻劑還主要用於半導體光刻和蝕刻製程。包括韓國三星、SK海力士、LG等韓國企業都需要這些材料來生產OLED螢幕、DRAM、NAND Flash。

有分析人士指出,日本的這一貿易制裁或將嚴重影響韓國、乃至全球半導體供應鏈產能,導致記憶體、快閃記憶體、OLED螢幕等產品面臨漲價風險,波及包括智慧型手機在內的所有系統廠商。前兩種材料中,日本公司幾乎處於壟斷地位,而從日本進口的氟化氫佔了韓國的43.9%,而且半導體製造用的高純度氟化氫幾乎也是100%進口自日本。

20190719NT61P1 (圖片來源:長江新聞號截圖)

由於日本拒絕撤回制裁措施,最近韓國方面要求國內供應商加大供應,據悉SK海力士已經開始測試韓國公司Soulbrain供應的高純度氟化氫材料,三星也在旗下的半導體製造工廠中採用了該公司的氟化氫。據《日本經濟新聞》7月16日援引三星相關人士報導稱,三星已經開始著手對非日本產氟化氫進行品質試驗,報導還稱,預計三星將利用2~3個月的時間採購非日本產氟化氫,讓韓國半導體產業逐漸減少對日本耗材的依賴。

上文提到三星及SK海力士半導體工廠生產線上試驗的新材料,大多是來自中國進口的氟化氫原材料。俄羅斯方面也通過外交途徑提出向韓國供應高純度氟化氫。

中國產電子級氟化氫機會來了

高純度氟化氫等韓國對日本市場依賴度很高,據韓媒報導,三星電子和SK海力士半導體到5月為止從日本進口的半導體材料等的比例為43.9%(高純度氟化氫)到93.7%(氟聚醯亞胺)。

據《上海證券報》中國證券網報導,根據電子化工新材料產業聯盟官方微信7月16日消息,濱化集團電子級氫氟酸已成功拿到部分韓國半導體廠商的批量訂單。

該網報導稱:「韓國在投資國內技術研發的同時也在尋找多元化市場。此次濱化集團經過多批次的樣品檢測和小批量試驗後,最終與韓國企業建立正式合作夥伴關係。據悉,目前陸續有韓國企業向濱化集團下了批量訂單。」

電子化工新材料產業聯盟官方也表示,因日本政府強化對製造半導體原材料的出口限制,濱化集團加快了與韓國企業的合作。但濱化集團與韓國的哪家企業達成了合作,提供多少氫氟酸等具體內容並沒有透露。韓國《時事社》報導稱,濱化集團的新工廠剛啟動不久,具體是哪家韓國企業的訂單,以及具體用途還不得而知。

2018年,中國電子級氫氟酸產能已達到24萬噸,但在產能利用率方面,由於受到環保政策影響,自2008年開始,中國氫氟酸產能利用率大幅下滑,2013年、2014年產能利用率不到50%。上市公司中,中國天賜材料、巨化、三美的年產能分別達到2.5萬噸、1.8萬噸和1萬噸,位居三甲。

20190719NT61P2 中國電子級氫氟酸產能。(資料來源:中國產業息網)

電子級氫氟酸主要運用在半導體、太陽能和液晶顯示器等領域,其中最大應用市場是半導體產業,約佔電子級氫氟酸總消耗量47.3%;其次是太陽能產能,比重22.1%;液晶顯示器產業則佔18.3%。

半導體產業中,主要用氫氟酸清洗晶圓表面,或是晶片加工過程中的清洗和蝕刻等工序上。在太陽能產業,氫氟酸用於晶片表面清洗、蝕劑等工序。在面板產業中,氫氟酸則用在玻璃基板清洗,以及氮化矽與二氧化矽蝕劑等。

值得注意的是,相比氫氟酸,電子級氟化氫的製造技術難度更大,電子級氟化氫是在電子級氫氟酸的基礎上加工生產的。目前,中國所用的電子級氟化氫幾乎完全依賴日本、美歐等地。2013年以來,中國對電子級氟化氫進口量持續上升,至2018年的進口量已達8,139噸。上市公司中,深圳新星去年底對匯凱化工增資,擁有其30%股權,匯凱化工目前正在建設年產5萬噸高級無水氟化氫項目。

20190719NT61P3 中國氟化氫概念股迎來一波漲勢

氟化氫在半導體製造中的應用

高純度的電子級氟化氫是氟精細化學品的一種,在半導體製造製程中主要用於去除膜沉積後黏附在化學氣相沉積爐內的不必要化學物質、等離子刻蝕、光阻劑圖案化之後的蝕刻細槽或孔等流程。目前半導體製造主流的兩種蝕刻技術分別是「乾式蝕刻」和「濕式蝕刻」,選擇性氣相刻蝕能夠去除特定形狀中單一材料的一部分,這是賦能電子製造的製程之一。

20190719NT61P4 (資料來源:林德電子)

乾式蝕刻:通常稱為反應離子刻蝕或RIE,使用通常含有鹵素原子的等離子體活化的刻蝕氣體,選擇性地去除一部分材料。優點在於精準度高,安全。缺點是產能低,成本高。

濕式蝕刻:使用酸或鹼的水溶液來快速除去大量材料或完全去除特定材料。優點是便宜,產能高。缺點則是精準度低,危險性高,蝕刻用化學品不宜長期儲存。

高純度氟化氫在半導體製造中最主要的用途,就是濕式蝕刻。單晶矽與複晶矽蝕刻通常用硝酸與氫氟酸的混合液來進行,利用硝酸將矽表面氧化成二氧化矽,在利用氫氟酸將形成的二氧化矽溶解去除。二氧化矽的濕式蝕刻通常用氫氟酸溶液進行,在室溫下即可反應,但卻不會蝕刻基材及複晶矽。

20190719NT61P5 (來源:林德電子)

韓國及中國的半導體廠商一直都從日本進口即買即用的氟化氫。日本的氟化氫真的就比中國產的好嗎?有業內人士評論,全世界製造氟化氫的工廠都是99.99%純度,用於蝕刻是夠用的,日本產的氟化氫純度更高,能在小數點後面多幾個9。另外由於日本目前是氟化氫最大供應國,產能高、價格便宜,而能用到氟化氫的半導體製造企業數量並不多,所以習慣上都是用日本的。其他國家的中小氟化氫企業體量不夠大,也是半導體廠商在選擇時猶豫的原因。

韓國雖然現在在中國尋找替代的供應商,但將來要減少對日本材料的依賴,只能補助本國氟化氫企業提高產能,並且逐步轉向乾式蝕刻製造半導體。濕式蝕刻過程為等向性,一般而言,不足以定義3微米以下的線寬,隨著7奈米製程的量產,以及更高精準度半導體製造製程發展,濕式蝕刻慢慢將被乾式取代,整個半導體工業發展的大趨勢也是乾式蝕刻。

三星帶頭漲價NAND

韓國三星、SK海力士兩家公司佔了全球70%以上的記憶體、50%以上的快閃記憶體份額,本次日本限制耗材輸韓,受影響最大的就是NAND Flash、DRAM等儲存晶片,將會導致三星和SK海力士減產。

20190719NT61P6

前幾日三星電子副會長李在鎔緊急赴日交涉之時,就傳出內部已啟動緊急應變計畫,將把庫存耗材優先用於盈利主力DRAM的生產,縮減目前因降價、缺乏獲利動能的NAND Flash投片,減產幅度超20%。據韓國媒體報導稱,體量如三星電子般龐大,庫存可維持的天數尚屈指可數,那些韓國中小企業在本次日韓管制事件中更是有可能直接倒閉。

據記憶體業內人士分析,三星全球NAND Flash市佔率超30%,此次縮減超20%產能,相當於全球將減少逾6~8%供應量。

東芝位於日本四日市的5座NAND Flash工廠上月受地震斷電事故影響,雖然停電只有13分鐘,但停工了5天,而且其中3座晶圓廠本月中旬才恢復生產,產能估計將減少3%。

由於受到美國政府對華為的銷售禁令影響,美光也宣佈本季同時減產NAND Flash和DRAM晶片,其中DRAM減產5%,NAND Flash減產10%。

綜合看來,本月起全球NAND產出將減少近10%。記憶體業者透露,三星早先在東芝工廠因地震停工後,已經漲過一次NAND Flash價格約10%,此次三星再度大幅減產,或造成更大範圍的NAND Flash缺貨,帶動價格進一步反彈,而美光、SK海力士等廠商亦有可能效仿三星做法。

今年6月NAND快閃記憶體的價格為3.93美元,是自2016年9月以來的最低價格,當時價格為3.75美元。而1年前的NAND快閃記憶體單價高達5.5美元。上個月,NAND快閃記憶體合約價格變化不大,而DRAM合約價格下跌11.73%。

若日韓貿易談判持續僵持,下個季度的DRAM合約價也將反彈,NAND與DRAM兩大記憶體將雙雙漲價。

新iPhone馬上來 三星別「落漆」

鑒於在日韓紛爭的背景下,三星可能無法獲得足夠的用於晶片生產的化學原料。而現在已經是7月,離蘋果秋季發佈會事件越來越近,新iPhone發佈在投入量產時一定需要大量的DRAM和NAND Flash,因此若是任一項零元件缺貨,都將影響到新iPhone的銷售。

據美國科技媒體9to5 Mac報導,蘋果派遣了一些高階主管前往韓國與三星公司進行會晤,雙方商討的主題是iPhone晶片未來可能出現的短缺,三星的DRAM和NAND Flash生產都有可能出現問題。另外,iPhone螢幕的生產工作也有可能會受到影響。

除了蘋果,中國包括華為在內的各家智慧手機巨頭,也將受到記憶體晶片價格波動、供貨不穩的影響。

據BusinessKorea報導指出,美國負責東亞和太平洋事務的助理國務卿David Stilwell 17日表示,美國政府可能會干預韓國和日本之間正在進行的經濟糾紛,儘管美國尚未決定要支持哪一方。

本文為EE Times China原創文章